一种土体扩孔的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种土体扩孔的装置及方法，它包括外部圆柱体，所述外部圆柱体是由六片扇形片构成，并与圆柱芯体通过伸缩杆连接拼接成圆柱体；所述圆柱芯体内部包括轮轴结构和底座，底座上有方便扇形片伸出和收缩的牵引轨道；所述外部圆柱体的外部涂抹有纳米涂层，所述外部圆柱体的外部设置有圆形压板，所述圆形压板上安装有反力系统，所述外部圆柱体外部装有应力片；所述伸缩杆的外部和扩孔之间设置有无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料。此装置主要运用于在膨胀剂扩孔后在膨胀剂内部制造临空面，使膨胀剂发生无侧限的破坏，使得膨胀剂可以回收，能进行二次或多次扩孔。

A Device and Method for Soil Enlargement

【技术实现步骤摘要】
一种土体扩孔的装置及方法
本专利技术涉及一种土体扩孔的装置和方法及施工工艺，该方法广泛适用于岩土工程中锚杆支护

技术介绍
近年来，膨胀剂在大体积及地下结构混凝土中得到较广泛应用，一般认为，适量膨胀剂的掺入，可以减少混凝土的收缩，防止或减少干缩裂缝，有害裂缝的产生;同时,膨胀剂的掺入，在混凝土内部生成膨胀性物质。可填充、堵塞和切断毛细孔和其他孔隙，使混凝土总孔隙率降低，毛细孔孔径变小，改善了混凝土的孔结构，使混凝土变得更密实，从而降低了混凝土的透水性。而在扩孔方面，使用膨胀剂遇水膨胀产生巨大的膨胀力来进行扩孔，相比于传统的土体扩孔方法，此方法具有材料方便易得，无需外加施压设备，操作简单便捷，大大减少了缩短了扩孔工期。在施工时，膨胀剂时常难以取出，无法进行二次扩孔和在扩孔后对孔进行实验检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种土体扩孔的装置及方法，此装置主要运用于在膨胀剂扩孔后在膨胀剂内部制造临空面，使膨胀剂发生无侧限的破坏，使得膨胀剂可以回收，能进行二次或多次扩孔。也可运用膨胀剂的膨胀效应测量加、卸载应力的变化规律、不同应力下岩石的蠕变。开展岩体卸载破坏机理的研究，不但对于揭示卸载岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种土体扩孔的装置，它包括外部圆柱体，所述外部圆柱体是由六片扇形片构成，并与圆柱芯体通过伸缩杆连接拼接成圆柱体；所述圆柱芯体内部包括轮轴结构和底座，底座上有方便扇形片伸出和收缩的牵引轨道；所述外部圆柱体的外部涂抹有纳米涂层，所述外部圆柱体的外部设置有圆形压板，所述圆形压板上安装有反力系统，所述外部圆柱体外部装有应力片；所述伸缩杆的外部和扩孔之间设置有无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料。所述扇形片分为两种不同的型号，其包括A类扇形片和B类扇形片，所述A类扇形片和B类扇形片与伸缩杆之间构成滑动配合，所述A类扇形片上对称伸出有金属片，所述金属片与B类扇形片上的凹槽相配合，并将金属片收纳在其内部。所述外部圆柱体加工有外螺纹，并与圆形压板之间构成螺纹配合。所述伸缩杆在不使用时可收入外部圆柱体内部，在使用时通过圆柱芯体内部轮轴系统作用下通过轮轴结构传动使伸缩杆伸出，形成外部圆柱体轮廓，再由A类扇形片内设置的金属片完整拼接在一起。所述有纳米涂层涂在装置需要与膨胀剂接触的部分；纳米涂层用于防止无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料和外部圆柱体、圆形压板表面粘接。所述圆形压板中间预留孔洞，孔洞的直径等于外部圆柱体的直径，在圆形压板孔洞的内表面有螺纹，外部圆柱体和圆形压板通过螺旋紧密咬合在一起；所述圆形压板上对称焊接有多根长度较短和直径相同的杆，多根杆和实心圆环焊接在一起；通过扭转实心圆环，可通过外部圆柱体外表面螺纹，使得圆形压板旋转，在实验时使得圆形压板在外部圆柱体螺纹区上下移动。所述无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料采用钢珠、铁砂等高强度无粘性废料按实验测得的一定比例混合均匀，加水搅拌后投入已钻好的孔内；粘性颗粒材料与膨胀剂混合料需要进行磨圆处理，直径大小需要相同；可在膨胀剂内加入一定的陶粒体。所述陶粒体制成中间空心的立方体或球状，陶粒体种类根据选用膨胀剂的种类和用量决定，使用前应先计算出膨胀剂内部的最大应力，所选用的陶粒体能承受的最大应力应接近于该值；在膨胀剂发挥作用后，通过装置的外部施压，能使得膨胀剂内部未破碎的陶粒发生破碎，在膨胀剂内部制造更多的临空面，使得膨胀剂更容易放生无侧限的破坏。所述反力系统由钢筋锚杆、反力垫板、施压连杆、圆形压板和圆形底板构成，所述反力系统与本装置结合进行分段扩孔。采用任意一项所述土体扩孔的装置的施工方法，他包括以下步骤：Step1：对所需钻孔处的土体表面进行光滑处理，使得在实验时圆形压板与土体能更好的贴合，防止膨胀剂的溢出，然后再进行钻孔，钻孔完成后，将孔周围杂物清理干净，以防止杂物掉进孔内，影响扩孔效果；Step2：放入本扩孔装置，开启装置，伸缩杆伸出，带动扇形片通过索引轨道形成外部圆柱体雏形，打开装置内部锁死，圆柱芯体底座金属板伸出，扇形片内金属板伸出使整套装置完整连接，防止膨胀剂通过连接缝隙进入装置内部，若进行分段扩孔，则将本装置与反力装置结合；Step3：根据待扩孔大小测算出所需要的膨胀剂的用量，将称量好的膨胀剂与准备好的无粘性颗粒材料加水混合搅拌均匀；Step4：将混合搅拌均匀的混合料投入孔内；Step5：安装圆形压板，将圆形压板安装在外部圆柱体上，扭紧使圆形压板与土体能最大程度贴合，在圆形压板上增加连接着地锚的反力装置，防止装置被膨胀剂挤出，固定装置；Step6：待膨胀剂发挥作用后，解锁装置，回收金属板，使收缩杆回收，制造膨胀剂内部的临空面；Step7：取出装置，等待膨胀剂发生无侧限破坏；Step8：待膨胀剂破坏完全后，再将混合料捣散用强力抽吸设备吸出；若要连续扩孔，则将重复上述操作；Step9：扩孔清理完毕后，扩孔成型后，植入锚杆，锚杆注浆可以注入水泥浆，也可以注入掺有膨胀剂的水泥浆；浇注水泥浆，完成锚杆施工。本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术首次提出了回收膨胀剂进行二次扩孔及其他实验的装置和方法，较机械扩孔、爆炸扩孔和水力扩孔技术而言经济效益明显，且在扩孔结束后对于土体较硬的钻孔，利用膨胀剂与无粘性物的混合物膨胀进行扩孔，扩孔完成后，膨胀剂与无粘性散粒体的混合物容易捣散不成团方便后续施工且可回收，当作下一次扩孔的散粒材料。2、本专利技术运用陶粒的受压性质，结合膨胀剂提供应力，在膨胀剂发挥最大应力后，若内部的陶粒未发生破坏，可通过外部装置施压，破环膨胀剂内部的陶粒，制造更多的临空面，便于膨胀剂发生溃败。3、本专利技术选用膨胀剂的含量可以根据需要进行调节，从而实现对扩孔程度大小的调节。一次扩孔完成后对其圆形底板位置进行提升，再次在圆形底板与圆形压板之间投入混合料可以实现分段扩孔。4、本专利技术运用装置结合膨胀剂可用于研究岩石的蠕变、岩石内部应力变化的多种实验中，并能对实验进行应力锁死，无需长时间开装置。相对于运用油压伺服等机器，具有更好的经济效应。5、本专利技术选用反力系统对投入孔内的混合料施加轴向压力可以有效避免膨胀剂在发挥作用时沿轴向膨胀，提高扩孔效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术所涉及的岩土体扩孔装置三维效果图。图2为本专利技术所涉及的岩土体扩孔装置主视图。图3为本专利技术所涉及的岩土体扩孔装置俯视图。图4为本专利技术所涉及的圆形压板主视图。图5为本专利技术所涉及的圆形压板俯视图。图6为本专利技术所涉及的装置俯视图。图7为本专利技术所涉及的反力装置的示意图。图8为本专利技术所涉及的运用反力装置中的圆形底板和压板进行分段扩孔的示意图。图9为本专利技术实验室的使用方法示意图。图中：无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料1、外部圆柱体2、圆形压板3、圆柱芯体4、伸缩杆5、装置内部锁死6、扇形片索引轨道7、反力系统8、圆形压板9、圆形底板10。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明。实施例1：请参阅图1-9，一种土体扩孔的装置，它包括外部圆柱体2，所述外部圆柱体2是由六片扇形片构成，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土体扩孔的装置，其特征在于：它包括外部圆柱体（2），所述外部圆柱体（2）是由六片扇形片构成，并与圆柱芯体（4）通过伸缩杆（5）连接拼接成圆柱体；所述圆柱芯体（4）内部包括轮轴结构和底座，底座上有方便扇形片伸出和收缩的牵引轨道（7）；所述外部圆柱体（2）的外部涂抹有纳米涂层（6），所述外部圆柱体（2）的外部设置有圆形压板（3），所述圆形压板（3）上安装有反力系统（8），所述外部圆柱体（2）外部装有应力片（7）；所述伸缩杆（5）的外部和扩孔之间设置有无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料（1）。

【技术特征摘要】
1.一种土体扩孔的装置，其特征在于：它包括外部圆柱体（2），所述外部圆柱体（2）是由六片扇形片构成，并与圆柱芯体（4）通过伸缩杆（5）连接拼接成圆柱体；所述圆柱芯体（4）内部包括轮轴结构和底座，底座上有方便扇形片伸出和收缩的牵引轨道（7）；所述外部圆柱体（2）的外部涂抹有纳米涂层（6），所述外部圆柱体（2）的外部设置有圆形压板（3），所述圆形压板（3）上安装有反力系统（8），所述外部圆柱体（2）外部装有应力片（7）；所述伸缩杆（5）的外部和扩孔之间设置有无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料（1）。2.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述扇形片分为两种不同的型号，其包括A类扇形片和B类扇形片，所述A类扇形片和B类扇形片与伸缩杆之间构成滑动配合，所述A类扇形片上对称伸出有金属片，所述金属片与B类扇形片上的凹槽相配合，并将金属片收纳在其内部。3.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述外部圆柱体（2）加工有外螺纹，并与圆形压板（3）之间构成螺纹配合。4.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述伸缩杆（5）在不使用时可收入外部圆柱体（2）内部，在使用时通过圆柱芯体（4）内部轮轴系统作用下通过轮轴结构传动使伸缩杆（5）伸出，形成外部圆柱体轮廓，再由A类扇形片内设置的金属片完整拼接在一起。5.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述有纳米涂层（6）涂在装置需要与膨胀剂接触的部分；纳米涂层（6）用于防止无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料（1）和外部圆柱体（2）、圆形压板（3）表面粘接。6.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述圆形压板（3）中间预留孔洞，孔洞的直径等于外部圆柱体（2）的直径，在圆形压板孔洞的内表面有螺纹，外部圆柱体（2）和圆形压板（3）通过螺旋紧密咬合在一起；所述圆形压板（3）上对称焊接有多根长度较短和直径相同的杆，多根杆和实心圆环焊接在一起；通过扭转实心圆环，可通过外部圆柱体（2）外表面螺纹，使得圆形压板旋转，在实验时使得圆形压板（3）在外部圆柱体（2）螺纹区上下移动。7.根据权利要求1所述的一种土体扩孔的装置，其特征在于：所述无粘性颗粒材料与膨胀剂混合料（1）采用钢珠、铁砂等高强度无粘性废料按实验测得的一定比例混合均匀，加水搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，王子明，刘昌勇，李洪亚，唐洪宇，谢晓康，司马艳，李远航，何卓文，张瀚，张泽华，黎照，孙涛，高素芳，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42